Лекция №8

1. Лекция №8 Файловые системы

2. Жёсткий диск, НЖМД • Сектор – минимальная адресуемая область данных. Сейчас 512 байт. С 2010 – 4096 байт. • Адресация • CHS. При этом способе сектор адресуется по его физическому положению на диске 3 координатами — номером цилиндра, номером головки и номером сектора. В современных[когда?] дисках со встроенными контроллерами эти координаты уже не соответствуют физическому положению сектора на диске и являются «логическими координатами» • LBA. При этом способе сектор задается единственным числом — своим абсолютным номером на диске. Стандарты ATA-1 требуют однозначного соответствия между режимами CHS и LBA:LBA = [ (Cylinder * noofheads + heads) * sectors/track ] + (Sector-1)

3. Раздел • Часть долговременной памяти жёсткого диска, выделенная для удобства работы, и состоящая из смежных блоков. • Выделение на одном жёстком диске нескольких разделов даёт следующие преимущества: • на одном физическом жёстком диске можно хранить информацию в разных файловых системах, или в одинаковых файловых системах, но с разным размером кластера (например, выгодно хранить файлы большого размера — например, видео — отдельно от маленьких, и задавать больший размер кластера для хранилища больших файлов); • можно отделить информацию пользователя от файлов операционной системы; • на одном жёстком диске можно установить несколько операционных систем; • манипуляции с одной файловой системой не сказываются на других файловых системах.

4. Логический диск или том • Часть долговременной памяти компьютера, рассматриваемая как единое целое для удобства работы. Термин «логический диск» используется в противоположность «физическому диску», под которым рассматривается память одного конкретного дискового носителя.

5. Кластер • В некоторых типах файловых систем логическая единица хранения данных в таблице размещения файлов, объединяющая группу секторов. Например, на дисках с размером секторов в 512 байт, 512-байтный кластер содержит один сектор, тогда как 4-килобайтный кластер содержит восемь секторов. • Как правило, это наименьшее место на диске, которое может быть выделено для хранения файла.

6. Определение • регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла, максимальный возможный размер файла, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

7. Определение • Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам — с другой.

8. Структура папок Серийный номер тома: 0006EE14 0C8F:CD15 G:. │ Лекция №1.pptx │ Лекция №2.doc │ Лекция №2.pptx │ Лекция №3.pptx │ Операционные системы.pptx │ Прерывание.doc │ Лекция №4.pptx │ 1.txt │ Вопросы1.doc │ Лекция №5.pptx │ Лекция №6.pptx │ Лекция №7.pptx │ Лекция №8.pptx │ ├───2003 │ Лекция №1.doc │ Лекция №1.pps │ Лекция №1.ppsx │ Лекция №1.ppt │ Лекция №2.pps │ Лекция №2.ppsx │ Лекция №2.ppt │ Лекция №3.pps │ Лекция №3.ppsx │ Лекция №3.ppt │ Операционные системы.pps │ Операционные системы.ppsx │ Операционные системы.ppt │ Лекция №4.ppt │ Лекция №4.pps │ Лекция №4.ppsx │ Лекция №5.ppt │ Лекция №5.ppsx │ Лекция №5.pps │ Лекция №6.ppsx │ Лекция №6.pps │ Лекция №6.ppt │ Лекция №7.ppt │ Лекция №7.ppsx │ Лекция №7.pps │ └───Лабораторные Лабораторная работа №1.doc /usr /bin /arch /ls /raw /lib /libhistory.so.5.2 /libgpm.so.1 /home /lost+found /host.sh /guest /Pictures /example.png /Video /matrix.avi /news /lost_ship.mpeg Иерархия • Иерархическая структура — многоуровневая форма организации объектов со строгой соотнесенностью объектов нижнего уровня определенному объекту верхнего уровня. «У подчиненного может быть только один руководитель»

9. Классификация • Для носителей с произвольным доступом (например, жёсткий диск): FAT32, HPFS, ext4 и др. Поскольку доступ к дискам в разы медленнее, чем доступ к оперативной памяти, для прироста производительности во многих файловых системах применяется асинхронная запись изменений на диск. Для этого применяется либо журналирование, например в ext3, ReiserFS, JFS, NTFS, XFS, либо механизм softupdates и др. Журналирование широко распространено в Linux, применяется в NTFS. • Для носителей с последовательным доступом (например, магнитные ленты): QIC и др. • Для оптических носителей — CD и DVD: ISO9660, ISO9690, HFS, UDF и др. • Виртуальные файловые системы: AEFS и др. • Сетевые файловые системы: NFS, CIFS, SSHFS, GFS и др. • Для флэш-памяти: YAFFS, ExtremeFFS. • Немного выпадают из общей классификации специализированные файловые системы: ZFS (собственно файловой системой является только часть ZFS), VMFS (т.н. кластерная файловая система, которая предназначена для хранения других файловых систем) и др.

10. Классификация • Флэш диски / файловые системы непрерывного состояния (FAT, exFAT) • Запись-ориентированные файловые системы • Файловые системы для сетевых хранилищ (SAN, NFS). Могут быть симметричными, когда метаданные распределены между узлами, или асимметричными - с централизованными хранилищами метаданных. • Распределенные файловые системы (SMB, CIFS Common Internet File System) • Распределенные параллельные файловые системы с защитой от сбоев • Распределенные файловые систем, являющиеся параллельными и с защитой от сбоев, разделяют и реплицируют данные на многие сервера для высокой производительности и обеспечения целостности данных. Даже когда сервер дает сбой, данные не теряются. Данные файловые системы используются в высокоскоростных вычислениях и кластерах высокой доступности. (GFS, General Parallel File System) • Файловые системы точка-точка • Файловые системы специального назначения (archfs, cdfs, wikifs) • Шифрованные файловые системы (eCryptfs, EFS) • Файловые системы с защитой от сбоев (Redundant Array of Independent Filesystems  -  Избыточный Массив Независимых Файловых систем)

11. Задачи • именование файлов; • программный интерфейс работы с файлами для приложений; • отображения логической модели файловой системы на физическую организацию хранилища данных; • устойчивость файловой системы к сбоям питания, ошибкам аппаратных и программных средств; • содержание параметров файла, необходимых для правильного его взаимодействия с другими объектами системы (ядро, приложения и пр.) • защита файлов одного пользователя от несанкционированного доступа другого пользователя, а также обеспечение совместной работы с файлами, к примеру при открытии файла одним из пользователей, для других этот же файл временно будет доступен в режиме «только чтение».

12. Журналируемая файловая система • Осуществляется ведение журнала, хранящего список изменений и в той или иной степени помогающего сохранить целостность файловой системы при сбоях. • Хранит список изменений, которые она будет проводить с файловой системой, перед фактической записью изменений. Эти записи хранятся в отдельной части файловой системы, называемой журналом (journal) или логом (log). Как только изменения файловой системы внесены в журнал, журналируемая файловая система применяет эти изменения к файлам или метаданным, а затем удаляет эти записи из журнала. Записи журнала организованы в наборы связанных изменений файловой системы. • При перезагрузке компьютера программа монтирования может гарантировать целостность журналируемой файловой системы простой проверкой лог-файла на наличие ожидаемых, но не произведённых изменений и последующей записью их в файловую систему. Т.о. при наличии журнала в большинстве случаев системе не нужно проводить проверку целостности файловой системы. Соответственно, шансы потери данных в связи с проблемами в файловой системе значительно снижаются.

13. Монтирование • Монтирование файловой системы — процесс, подготавливающий раздел диска к использованию операционной системой. • Операция монтирования состоит из нескольких этапов: • Определение типа монтируемой системы • Проверка целостности монтируемой системы • Cчитывание системных структур данных и инициализация соответствующего модуля файлового менеджера (драйвера файловой системы) • Установка флага, что система смонтирована. При корректном размонтировании этот флаг сбрасывается, если при загрузке система определяет, что он не сброшен, значит работа завершена некорректно и возможно ФС нуждается в починке. • Включение новой файловой системы в общее пространство имен.

14. Фрагментация • Эффект, возникающий в процессе активной работы с файлами (создание, удаление, перемещение, изменение размеров) и выражающийся в отсутствии на жёстком диске достаточного количества последовательных свободных блоков. На фрагментированном диске свободные блоки разбросаны по всей поверхности диска, и при дальнейшей работе с диском, это приводит к фрагментации данных.